(57)【要約】本明細書において、押出成形中にセラミックプレカーサバッチのレオロジーを制御するためのシステム（１００）および方法が記載される。押出しシステム（１００）は押出機（１２２）を含み、押出機（１２２）は、押出機バレルの第１の部分（１２０）内へとセラミックプレカーサバッチを供給するよう構成された導入口（１４４）、および導入口（１４４）の下流において押出機バレルから出るセラミックプレカーサ押出物を押出成形するよう構成された排出口（１７２）を有する。液体注入器（２１０）は、セラミックプレカーサバッチに液体を注入するよう構成される。センサ（１０６）は、セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性を検出するよう構成される。コントローラ（１０８）は、（i）センサ（１０６）からレオロジー特性を受信し、（ii）そのレオロジー特性をセラミックプレカーサバッチの所定のレオロジー値と比較し、（iii）その比較に基づいてコマンドを生成するよう構成される。液体調整器（１１０）は、コマンドを受信し、そのコマンドに基づいて、液体注入器（２１０）への液流を調節するよう構成される。
2019527642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出しシステムにおいて、
押出機バレルの第１の部分内へとセラミックプレカーサバッチを供給するよう構成された導入口、および前記導入口の下流において前記押出機バレルから出るセラミックプレカーサ押出物を押出成形するよう構成された排出口を含む押出機と、
前記セラミックプレカーサバッチに液体を注入するよう構成された液体注入器と、
前記セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性を検出するよう構成されたセンサと、
（i）前記センサから前記レオロジー特性を受信し、（ii）前記レオロジー特性を前記セラミックプレカーサバッチの所定のレオロジー値と比較し、（iii）前記比較に基づいてコマンドを生成するよう構成されたコントローラであって、
（i）前記レオロジー特性が前記所定のレオロジー値より小さいときに、液流値を増加させた前記コマンドを生成し、（ii）前記レオロジー特性が前記所定のレオロジー値より大きいときに、液流値を減少させた前記コマンドを生成するよう構成された
コントローラと、
前記コマンドを受信し、該コマンドに基づいて前記液体注入器への液流を調節するよう構成された液体調整器であって、
前記液流値を増加させた前記コマンドの受信に応答して、前記液体注入器への液流を増やすよう調節するよう構成され、且つ、
前記液流値を減少させた前記コマンドの受信に応答して、前記液体注入器への液流を減らすよう調節するよう構成された
液体調整器と
を含むことを特徴とする押出しシステム。
【請求項２】
前記レオロジー特性が、（i）前記セラミックプレカーサバッチの液体含有量、（ii）前記セラミックプレカーサバッチの硬さ、（iii）前記セラミックプレカーサバッチの壁面抵抗、（iv）ダイ圧力、（v）バレル圧力、（vi）混合プレートにおける圧力変化、（vii）押出しトルク、（viii）セラミックプレカーサバッチ温度、および（ix）スクリーン圧力のうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記所定のレオロジー値が、（i）押出機ダイ起動条件についての第１の液体値、および（ii）前記第１の値より小さい定常状態押出機条件についての第２の液体値を含む、請求項１〜２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４】
前記センサが、前記導入口の上流において前記セラミックプレカーサバッチ中の前記液体含有量を検出するよう構成された、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記センサが、前記排出口の下流において前記セラミックプレカーサバッチ中の前記液体含有量を検出するよう構成された、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本願は、合衆国法典第３５巻第１１９条に基づき、２０１６年８月３日に出願された米国仮特許出願第６２／３７０，５１８号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示の例示的な実施形態は、セラミックプレカーサバッチのレオロジー制御装置および方法に関し、より具体的には、セラミックハニカム体を押出し成形によって製造する際のセラミックプレカーサバッチのレオロジー制御装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
内燃機関からの排気ガスの後処理は、炭素すす粒子を除去するために、高表面積基体上に支持された触媒、および、ディーゼルエンジンおよび一部のガソリンを直接注入するエンジンの場合には、触媒フィルタを用い得る。これらの用途においては、多孔質セラミックのフロースルー型ハニカム基体およびウォールフロー型ハニカムフィルタが用いられ得る。
【０００４】
セラミックハニカム構造の製造は、セラミック粉体バッチ混合物を可塑化し、その混合物を、ハニカム押出しダイを通して押出成形してハニカム押出物を形成し、押出物を乾燥および焼成して、高い強度および熱耐久性を有するセラミックハニカムを製造する処理によって達成され得る。このように製造されたセラミックハニカムは、自動車の排気システムにおけるセラミック触媒支持体として、並びに、ディーゼルエンジンの排気からすすおよび他の粒子を除去するための触媒支持体およびウォールフロー型粒子フィルタとして、広く用いられる。
【０００５】
上記の「背景」の項において開示される情報は、単に本開示の背景の理解を高めるためのものであり、従って、従来技術の一部を構成するものではなく、従来技術が当業者に示唆し得るものでもない情報を含み得る。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の例示的な実施形態は、セラミックプレカーサバッチ用の押出しシステムを提供する。
【０００７】
本開示の例示的な実施形態は、押出機用のバッチレオロジー制御システムも提供する。
【０００８】
本開示の例示的な実施形態は、セラミックプレカーサ押出物を製造する方法も提供する。
【０００９】
本開示の例示的な実施形態は、押出機においてセラミックプレカーサバッチレオロジー制御を用いて、セラミックプレカーサハニカム体を製造する方法も提供する。
【００１０】
本開示の例示的な実施形態は、押出機を含む押出しシステムに関する。本押出機は、押出機バレルの第１の部分内へとセラミックプレカーサバッチを供給するよう構成された導入口、および、導入口の下流において押出機バレルから出るセラミックプレカーサ押出物を押出成形するよう構成された排出口を含む。本システムは、セラミックプレカーサバッチに液体を注入するよう構成された液体注入器と、セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性を検出するよう構成されたセンサと、（i）センサからレオロジー特性を受信し、（ii）このレオロジー特性をセラミックプレカーサバッチの所定のレオロジー値と比較し、（iii）この比較に基づいてコマンドを生成するよう構成されたコントローラとも含む。本システムは、コマンドを受信し、このコマンに基づいてド液体注入器への液流を調節するよう構成された液体調整器を更に含む。
【００１１】
一部の実施形態では、レオロジー特性は、（i）セラミックプレカーサバッチの液体含有量、（ii）セラミックプレカーサバッチの硬さ、（iii）セラミックプレカーサバッチの壁面抵抗、（iv）ダイ圧力、（v）バレル圧力、（vi）混合プレートにおける圧力変化、（vii）押出しトルク、（viii）セラミックプレカーサバッチ温度、および（ix）スクリーン圧力のうちの少なくとも１つを含む。
【００１２】
一部の実施形態では、所定のレオロジー値は、（i）押出機ダイ起動条件についての第１の液体値、および（ii）第１の値より小さい定常状態押出機条件についての第２の液体値を含む。
【００１３】
一部の実施形態では、液体注入器は、押出機バレルの第１の部分の上流において、セラミックプレカーサバッチに液体を注入するよう構成される。
【００１４】
一部の実施形態では、液体注入器は、押出機バレルの第１の部分の下流にあり、且つ、押出機バレルの排出口の上流にある押出機バレルの第２の部分において、セラミックプレカーサバッチに液体を注入するよう構成される。
【００１５】
一部の実施形態では、液体注入器は、０．５ｐｓｉ〜３０００ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ〜約２０６８４．３ｋＰａ）の圧力で押出機バレル内へと液体を注入するよう構成される。
【００１６】
一部の実施形態では、液体注入器は、０．５ｐｓｉ〜１０ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ〜約６８．９ｋＰａ）の圧力で押出機バレル内へと液体を注入するよう構成される。
【００１７】
一部の実施形態では、液体注入器は、液体注入口を通して押出機バレル内へと液体を注入するよう構成される。
【００１８】
一部の実施形態では、センサは、導入口の上流において、セラミックプレカーサバッチ中の液体含有量を検出するよう構成される。
【００１９】
一部の実施形態では、センサは、排出口の下流において、セラミックプレカーサバッチ中の液体含有量を検出するよう構成される。
【００２０】
一部の実施形態では、センサは、セラミックプレカーサバッチ中の液体含有量として、油性流体含有量および水性流体含有量のうちの少なくとも１つを検出するよう構成される。
【００２１】
一部の実施形態では、センサは、（i）近赤外線（ＩＲ）センサおよび（ii）マイクロ波センサのうちの少なくとも１つを含む。
【００２２】
一部の実施形態では、排出口にダイが結合され、このダイは、ダイ本体と、ダイ本体の上流側表面に設けられ、ダイ本体内へと下流に延びる供給孔であって、上流側表面においてセラミックプレカーサバッチを受け入れるよう構成された供給孔と、ダイ本体内において供給孔と交差するマトリックスパターンに構成され、ダイの排出側表面まで延びる出口スロットであって、セラミックプレカーサバッチを成形してハニカム押出物にするよう構成された出口スロットとを含む。
【００２３】
一部の実施形態では、コントローラは、（i）レオロジー特性が所定のレオロジー値より小さいときに、液流値を増加させたコマンドを生成し、（ii）レオロジー特性が所定のレオロジー値より大きいときに、液流値を減少させたコマンドを生成するよう構成される。
【００２４】
一部の実施形態では、液体調整器は、液流値を増加させたコマンドの受信に応答して、液体注入器への液流を増やすよう調節するよう構成され、且つ、液流値を減少させたコマンドの受信に応答して、液体注入器への液流を減らすよう調節するよう構成される。
【００２５】
一部の実施形態では、システムは、導入口の下流にあり、液体注入器の下流にあり、且つ、排出口の上流にある押出機バレルの第３の部分において、セラミックプレカーサバッチからガスを排出するよう構成された真空装置を含む。
【００２６】
本開示の例示的な実施形態は、セラミックプレカーサ押出物を製造する方法に関する。この方法は、セラミックプレカーサバッチを押出機バレルの第１の部分内に配置する工程と、セラミックプレカーサバッチに液体を注入する工程と、配置する工程および注入する工程の下流において、押出機バレルから出るセラミックプレカーサ押出物を押出成形する工程と、セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性を検出する工程と、このレオロジー特性をセラミックプレカーサバッチの所定のレオロジー値と比較する工程と、比較する工程に基づいて、セラミックプレカーサバッチへの液体の注入を調節する工程とを含む。
【００２７】
一部の実施形態では、所定のレオロジー値は、（i）押出機ダイ起動条件についての第１の液体値、および（ii）第１の値より小さい定常状態押出機条件についての第２の液体値を含む。
【００２８】
一部の実施形態では、所定のレオロジー値は、（i）ダイ圧力、（ii）バレル圧力、（iii）混合プレートにおける圧力変化、（iv）スクリーン圧力、および（v）セラミックプレカーサバッチ温度のうちの少なくとも１つである。
【００２９】
一部の実施形態では、注入する工程は第１の部分の上流において行われる。
【００３０】
一部の実施形態では、注入する工程は、第１の部分の下流にある押出機バレルの第２の部分において行われる。
【００３１】
一部の実施形態では、注入する工程は、０．５ｐｓｉ〜３０００ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ〜約２０６８４．３ｋＰａ）の圧力で行われる。
【００３２】
一部の実施形態では、検出する工程は、注入する工程の上流において、セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性を検出することを含む。
【００３３】
一部の実施形態では、検出する工程は、押出成形する工程の下流において、セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性を検出することを含む。
【００３４】
一部の実施形態では、押出成形する工程は、ハニカム押出物を形成することを含む。
【００３５】
上記の概要説明および以下の詳細説明は、例示的且つ説明的なものであり、本開示の更なる説明を提供することを意図したものであることを理解されたい。本開示の更なる特徴は、以下の説明で述べられると共に、部分的にはその説明から自明であり、または、本開示を実施することによって知られ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本開示の例示的な実施形態による、スクリュー押出機（例えば、ツインスクリュー押出機等）と、押出物（例えば、触媒コンバータ基体および／またはフィルタ用のセラミックハニカム体用のハニカム押出物等）用のバッチ成分の上流処理との模式図を示す
【図２】本開示の例示的な実施形態による、スクリュー押出機（例えば、ツインスクリュー押出機等）と、押出物（例えば、触媒コンバータ基体および／またはフィルタ用のセラミックハニカム体用のハニカム押出物等）用のバッチ成分の上流処理との別の模式図を示す
【図３】本開示の例示的な実施形態による、スクリュー押出機（例えば、ツインスクリュー押出機等）と、押出物（例えば、触媒コンバータ基体および／またはフィルタ用のセラミックハニカム体用のハニカム押出物等）用のバッチ成分の上流処理との別の模式図を示す
【図４】本開示の例示的な実施形態による、スクリュー押出機（例えば、ツインスクリュー押出機等）と、押出物（例えば、触媒コンバータ基体および／またはフィルタ用のセラミックハニカム体用のハニカム押出物等）用のバッチ成分の上流処理との別の模式図を示す
【図５】本開示の例示的な実施形態による、スクリュー押出機（例えば、ツインスクリュー押出機等）と、押出物（例えば、触媒コンバータ基体および／またはフィルタ用のセラミックハニカム体用のハニカム押出物等）用のバッチ成分の上流処理との別の模式図を示す
【図６】１平方インチ当たり４００個のセル（１平方センチメートル当たり６２個のセル）と４ミル（０．１ｍｍ）の壁厚さとを有する薄肉型（ＴＷ）ハニカム押出物用の空のダイの起動についての、時間に対する押出機圧力のグラフデータプロットを示す
【図７】経時的なばらつきを示す、セラミック形成バッチの近赤外線（ＮＩＲ）読取値から得られたデータについての、時間に対する重量パーセントのグラフプロットを示す
【発明を実施するための形態】
【００３７】
添付の図面は、本開示の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部をなすものである。図面は本開示の例示的な実施形態を示しており、明細書と共に、本開示の原理を説明する役割をするものである。
【００３８】
多孔質セラミックハニカム体の製造は、セラミック粉体バッチ混合物を可塑化し、その混合物を、ハニカム押出しダイを通して押出成形してハニカム押出物を形成し、押出物を切断、乾燥および焼成して、第１の端面から第２の端面まで軸方向に延びるチャネルを有する、高い強度および熱耐久性を有するセラミックハニカムを製造する処理によって達成され得る。本明細書において参照されるバッチ、セラミック粉体バッチ混合物、セラミックプレカーサバッチ、およびセラミックバッチ組成物は、反応した際にセラミックを生じる無機酸化物または酸化物プレカーサ、並びに、未反応のまま残るセラミックもしくは反応した際に全体的にもしくは部分的に別のセラミックを生じるセラミックを含み得る。本明細書において用いられるセラミックハニカム体は、セラミックハニカムモノリスおよび分割されたセラミックハニカム体を含む。
【００３９】
セラミックハニカム製造のための商業的に成功しているプロセスには、セラミックハニカム押出物の混合および押出成形を行うための大型の共回転ツインスクリュー押出機を用いるものがある。これらの装置は、例えば、単一の連続処理工程において、セラミック粉体バッチ混合物を均質化および可塑化して、ハニカム押出しダイを通して混合物を押し込む能力を提供する。この手法の好ましい経済性は、自動車の排気システム用の比較的小径のハニカムの大量生産から、大型ディーゼルエンジンの排気システム用の非常に大きい前面面積（ＶＬＦＡ）を有するハニカムの成形にまで及ぶ。円筒の軸およびハニカムチャネルの配向方向を横断する方向に測定される断面直径を有する円筒形ハニカム形状は、５ｃｍほどの小さいものから、高々５０ｃｍ以上までの範囲であり得る。
【００４０】
押出機において用いられる回転スクリューは、通常、スクリュー全体を構成するために、例えば、キー溝を有する軸方向の駆動軸上に、続けて配置された複数のスクリュー部分で構成される。スクリュー部分は、例えば、金属またはセラミック等の任意の適切な材料でできていてよい。セラミックハニカム製造のための他の処理としては、ラム押出、プレス成形、キャスト成形、スプレー成形、および３Ｄプリンティングが挙げられる。
【００４１】
共押出によって成形される、または後から施される外皮は、セラミックハニカム体の軸方向外周面を構成し得る。フィルタを製造するために、ハニカム体の各チャネルには、モノリスであるかまたは分割されているかに関係なく、入口面または出口面において栓が施され得る。一部のチャネルには栓が施されない場合には、部分フィルタが製造され得る。ハニカム体には、モノリスであるかまたは分割されているかに関係なく、基体を製造するために触媒が施され得る。更に、フィルタおよび部分フィルタには、多機能性を付与するために触媒が施され得る。このように製造されたセラミックハニカム体は、自動車の排気システムにおけるセラミック触媒支持体として、並びに、エンジンの排気からすすおよび他の粒子を除去するための触媒支持体およびウォールフロー型粒子フィルタとして、広く用いられる。
【００４２】
押出し成形による薄肉型セル状基体の製造は、ダイ圧力が定常状態の運転圧力に安定するまでの間、低い歩留まりを有する余分の動作期間を含み得る。例えば、製造損失を生じ得る２つの具体的なケースとしては、新たな空のダイの起動、および空のダイの起動が挙げられる。
【００４３】
これらの低生産量問題に対処するために、幾つかの技術が開発されている。これらの問題に対処することを補助するために、供給速度を低いレベルに変えること（これは非効率的であり得る）、バッチの水含有量を変えること、および、ダイに予め潤滑油（例えば、ＤＵＲＡＳＹＮ（登録商標）１６２および１６４等のポリアルファオレフィン（ＰＡＯ））を施しておくことが用いられている。バッチの水含有量を変えることは、例えば、押出物における欠陥および押出し圧力のばらつき等の更なる問題を生じ得る。別の技術は、バッチのレオロジー特性を用いることで、最も効果的な方法で定常状態圧力を達成する。
【００４４】
本開示の例示的な実施形態は、ダイ圧力が定常状態の運転圧力に安定するまでの間の低い歩留まりを有する余分の動作期間の問題に対処するものであり、また、本開示の例示的な実施形態は、バッチの水含有量のばらつきの問題にも対処するものである。本開示の例示的な実施形態によれば、押出機内のバッチの水含有量を一定にすることで、押出しの安定性が改善されると共に押出物の欠陥が低減され、一方、ダイの起動中に押出機内のバッチ中の水を増加させることで、ダイの起動中にかなりの量のバッチを無駄にすることなく、最も効果的な方法で定常状態圧力が達成される。
【００４５】
本開示の幾つかの例示的な実施形態は、形成処理のばらつきを生じるダイ起動時間および液体含有量のばらつきが低減され得るように、閉ループ制御のためにＮＩＲ計測器と併せて高圧液体注入口を用いて、バッチ中に水および／または他の液体を迅速に導入すると共にその水および／または液体の正確な量を変更する、制御処理を提供する。
【００４６】
本開示の幾つかの例示的な実施形態は、ハニカム体を押出成形する装置およびハニカム体を押出成形する方法を提供する。これらの例示的な実施形態によれば、押出機（例えば、ツインスクリュー押出機等）にある注入口、高圧計量ポンプ、およびバッチの水含有量を測定する近赤外線（ＮＩＲ）センサを含む装置および方法が提供される。本装置および方法のリアルタイムフィードバック制御システムは、ＮＩＲシステムまたは類似のシステムを用いて、バッチ中の液体の量を連続的に決定し、決定の結果を出力する。バッチ中の液体の量の決定の結果は、起動条件または定常状態条件のいずれが生じているかに応じて、液体を所定の設定点になるよう調節するために、計量ポンプを制御するために用いられる。
【００４７】
図１は、スクリュー押出機（例えば、ツインスクリュー押出機等）と、押出物（例えば、触媒コンバータ基体および／またはフィルタ用のセラミックハニカム体用のハニカム押出物等）用のバッチ成分の上流処理との模式図を示す。上流とは、或る地点（例えば、押出しダイ）から、押出成形中にバッチ材料が流れる方向とは反対方向に離れていることを指す。また、上流とは、処理の流れにおいて、押出機内へと供給する処理および装置も指す。逆に、下流とは、バッチ材料が流れる方向と同じ方向を指す。また、下流とは、処理の流れにおいて、押出機より後にある処理および装置も指す。
【００４８】
図１に示されている押出機および上流処理システム１００は、乾いた成分および湿った成分を混合するためのプリコンディショナー１０２と、プリコンディショニングされたバッチを下流に供給するための計量予混合器１０４とを含む。バッチのレオロジー特性（例えば、（i）バッチの水（水分）含有量、（ii）バッチの油（潤滑剤）含有量、（iii）押出物の形状、（iv）押出しトルク、（v）押出機内のバッチの温度、および（vi）押出機内のバッチの圧力）を検出するために、１以上のセンサ１０６（ａ）、１０６（ｂ）が用いられ得る。センサ１０６（ａ）、１０６（ｂ）、および／またはコントローラは、検出されたレオロジー特性から他のレオロジー特性を生成し得る。例えば、１以上の圧力センサによって行われる圧力測定から、押出機内のバッチの硬さおよびバッチの壁面抵抗が導出され得る。従って、硬さおよび壁面抵抗もレオロジー特性であり得る。
【００４９】
一部の実施形態では、センサ１０６（ａ）、１０６（ｂ）は、光源および／または検出器を含む近赤外線（ＮＩＲ）センサである。ＮＩＲセンサは、バッチの水含有量および／または油含有量を検出するために用いられるＮＩＲ測定を行う。バッチの水含有量および／または油含有量は、電界効果に基づく別のシステム（例えば、（i）マイクロ波測定を行うマイクロ波センサ、（ii）ＮＩＲ範囲内またはＮＩＲ範囲外におけるＩＲ測定を行う赤外線（ＩＲ）センサ、または（iii）液体含有量を検出可能な他の検出システム等）を用いて検出されてもよい。
【００５０】
更なる実施形態では、センサ１０６（ａ）、１０６（ｂ）は、押出機に沿った位置において圧力測定を行って圧力（例えば、ダイ圧力、バレル圧力、および／または混合プレートにおける圧力変化）を決定する圧力センサである。
【００５１】
様々な実施形態では、センサ１０６（ａ）、１０６（ｂ）は、温度（例えば、セラミックプレカーサバッチ温度）測定を行う温度センサである。
【００５２】
更に別の実施形態では、センサ１０６（ａ）、１０６（ｂ）は、押出物がダイから押出成形される際の押出物の形状を決定する圧力センサである。例えば、押出物の表面の周囲を操作するために、レーザが用いられ得る。レーザ光の光路長の変化を用いて、押出物の形状が決定され得る。
【００５３】
センサ１０６（ａ）、１０６（ｂ）は、センサによって測定されたレオロジー特性を、信号（例えば、電気信号、光ファイバ信号、または無線信号）を用いてコントローラ１０８に送信し得る。コントローラ１０８は、センサ１０６（ａ）、１０６（ｂ）からの信号データを用いて、決定（例えば、計算等）を行い得る。計算は、レオロジー特性と所定のレオロジー値（例えば、（i）バッチの所定の水（水分）含有量値、（ii）バッチの所定の油（潤滑剤）含有量値、（iii）押出物の所定の形状、（iv）所定の押出しトルク値、（v）押出機内のバッチの所定の温度値、（vi）押出機内のバッチの所定の圧力値、（vii）バッチの所定の硬さ、および／または（viii）所定の壁面抵抗値）との間の比較であり得る。コントローラ１０８は、この決定に基づいて、制御ループ（例えば、フィードバック制御ループおよび／またはフィードフォワード制御ループ等）を用いて、上流または下流処理を制御し得る。例えば、図示されているシステム１００は、液体タンク１１４からプリコンディショナー１０２に液体（例えば、水および／または油等）を供給するための液体調整器１１０（例えば、ポンプ（例えば、ピストンポンプ）または弁等）を含む。コントローラ１０８は、計量予混合器１０４に設けられているセンサ１０６（ａ）からの信号に基づいて、計量予混合器内のバッチが乾き過ぎている（例えば、検出された水含有量が所定の水含有量値より小さい）ことを決定し、より多くの水をプリコンディショナー１０２に加えるようポンプ１１０を制御し得る。同様に、コントローラ１０８は、センサ１０６（ａ）からの信号に基づいて、計量予混合器１０４内のバッチが湿り過ぎている（例えば、検出された水含有量が所定の水含有量値より大きい）ことを決定し、より少ない水をプリコンディショナー１０２に加えるようポンプ１１０を制御し得る。
【００５４】
レオロジー特性（例えば、液体含有量）が所定のレオロジー値より小さい場合には、コントローラ１０８は、プリコンディショナー１０２への液流を調節するために、液流値を増加させたコマンドを生成し、それを液体調整器１１０に送信し得る。液体調整器１１０は、液流値を増加させたコマンドの受信に応答して、より多くの液流をプリコンディショナー１０２に供給し得る。
【００５５】
レオロジー特性（例えば、液体含有量）が所定のレオロジー値より大きい場合には、コントローラ１０８は、プリコンディショナー１０２への液流を調節するために、液流値を減少させたコマンドを生成し、それを液体調整器１１０に送信し得る。液体調整器１１０は、液流値を減少させたコマンドの受信に応答して、より少ない液流をプリコンディショナー１０２に供給する。
【００５６】
計量予混合器１０４からのバッチは、詰め込み供給器１１８内へと移動し、押出機１２２の後端部１２０（導入端部）内へと供給される。押出機１２２は、バレルと、詰め込み供給器１１８を通して加えられるバッチ１２６を処理するための押出機スクリュー１２４とを含む。押出機１２２は、押出機スクリュー１２４（または、ツインスクリュー押出機の場合には複数の押出機スクリュー）を駆動するための駆動部１２８を含む。バッチ１２６は、スクリューのねじ山１３０とバレル内壁１３２との間において混錬される。また、スクリューのねじ山１３０は、バッチ１２６を下流に送る。バレルは、例えば、高々９または１０個のバレル部分までの複数のバレル部分（例えば、第１のバレル部分１２０、第２のバレル部分１３６、第３のバレル部分１３８、第４のバレル部分１４２等）を有し得る。その代わりに、バレルは、押出機１２２の長さの１つのバレル部分を有し得る。第１のバレル部分１２０には、混合および可塑化されるバッチ材料を押出機１２２内へと導入するための導入口１４４が設けられている。
【００５７】
スクリュー部の下流には、混合器プレート１４６が配置され、押出機１２２の出口端部に取り付けられたカートリッジ１４８内に収容され得る。混合器プレート１４６は、可塑化されたバッチ材料１２６を更に混合して均質化する。カートリッジ１４８内にはフィルタスクリーン１５４および押出しダイ１５８も設けられ得る。押出しダイ１５８は、バレルの排出口に関して（例えば、バレルの端部等において）結合され得る。押出しダイ１５８の前には、バッチが押出しダイ１５８に到達する前に、安定した栓状のフローフロントの形成を容易にするための他の構造（例えば、概ね開いたキャビティ、スクリーン／ホモジナイザー１５４等）があってもよい。
【００５８】
押出しダイ１５８はダイ本体１６０を含み得るものであり、ダイ本体１６０は、（i）上流側表面１６４にあり、ダイ本体１６０内へと下流に延びる供給孔１６２であって、上流側表面１６４においてセラミックプレカーサバッチを受け入れるための供給孔１６２と、（ii）ダイ本体１６０内において供給孔１６２と交差するマトリックスパターンに構成され、ダイの排出側表面１７０まで延びる出口スロット１６８であって、セラミックプレカーサバッチを成形してハニカム押出物１７２にするための出口スロット１６８とを画成する。ハニカム押出物１７２は、押出機１２２から空気軸受１７４上へと出てもよい。更なる処理は、セラミックハニカム体を生じるために押出物１７２を切断、乾燥、および焼成することを含み得る。
【００５９】
一実施形態において、センサ１０６（ａ）は、押出機の上流におけるレオロジー特性を決定することに関して説明された。その代わりに、またはそれに加えて、センサ１０６（ａ）は、押出機バレル１３２内における、混合器プレート１４６における、押出機スクリーン１５４における、押出しダイ１５８における、および／または、押出物１７２が押出機１２２から出る際の押出しダイ１５８の下流におけるバッチのレオロジー特性も決定し得る。例えば、レオロジー特性は、セラミックプレカーサバッチの液体含有量（例えば、油および／または水含有量等）、セラミックプレカーサバッチの硬さ、バッチの温度、バッチの壁面抵抗、ダイ圧力、バレル圧力、混合プレートにおける圧力変化、および／または、スクリーン圧力であり得る。
【００６０】
従って、センサは、計量予混合器１０４だけでなく、計量予混合器１０４の下流にある様々な位置に設けられ得る。例えば、図１では、ダイ１５８の下流において押出物１７２を調べて、バッチのレオロジー特性（例えば、バッチの水分（例えば、水）含有量および／またはバッチの有機液体（例えば、油）含有量等）を決定するためのセンサ１０６（ｂ）も示されている。センサ１０６（ｂ）は、そのレオロジー特性を、信号を用いてコントローラ１０８に送信し得る。コントローラ１０８は、センサ１０６（ｂ）からの信号データを用いて、決定（例えば、計算等）を行い得る。計算は、そのレオロジー特性と所定のレオロジー値との比較であり得る。コントローラ１０８は、フィードバック制御ループにおいて、その決定に基づいて上流処理を制御し得る。
【００６１】
例えば、コントローラ１０８は、センサ１０６（ｂ）からの信号に基づいて、押出物１７２におけるバッチの壁面抵抗が高過ぎる（例えば、検出された壁面抵抗が所定の壁面抵抗値より大きい）ことを決定し、より多くの油（潤滑剤）をプリコンディショナー１０２に加えるようポンプ１１０を制御し得る。同様に、コントローラ１０８は、センサ１０６（ｂ）からの信号に基づいて、押出物１７２におけるバッチの壁面抵抗が低過ぎる（例えば、検出された壁面抵抗が所定の壁面抵抗値より小さい）ことを決定し、より少ない油をプリコンディショナー１０２に加えるようポンプ１１０を制御し得る。コントローラ１０８は、液体調整器１１０に、押出機１２２内のバッチ１２６への油の流れを調節するための信号（例えば、コマンド等）を送信し得る。
【００６２】
別の例では、センサ１０６（ｂ）は、導入口１４４とダイ出口１７０との間の複数の位置において、押出機１２２内のバッチの圧力および温度を決定するよう設けられ構成され得る。そのような測定された圧力および温度は、コントローラ１０８によって、フィードバック制御ループにおいて、バッチへの液流を制御するために用いられ得る。
【００６３】
更に別の実施形態では、センサ１０６（ｂ）は、押出物がダイから押出成形される際の押出物の形状を決定するよう構成される。押出物の形状が仕様に合わない（例えば、押出物が軟らか過ぎて形状を保てないことを示す楕円形状を有する）場合には、コントローラ１０８は、より少ない水をバッチに加えるために、液体調整器１１０に信号を送信し得る。
【００６４】
図１に示されているように、押出機１２２は、セラミックプレカーサバッチからガス１７８（例えば、空気等）を排出するための真空装置１７６を更に含み得る。真空装置１７６は、ツインスクリューベントポートスタッファーおよび真空ポンプであり得る。真空装置１７６は、導入口１４４の下流であり且つ混合器プレート１４６およびカートリッジ１４８の上流に設けられ得る。例えば、導入口１４４が第１のバレル部分１２０に設けられている場合には、真空装置１７６は第３のバレル部分１３８に設けられ得る。
【００６５】
本開示の事例的な実施形態は、プリコンディショナー１０２、計量予混合器１０４、押出機１２２、および／または、押出物１７２の位置にある１以上のセンサ１０６（ａ）、１０６（ｂ）を含み得る。一実施形態において、押出機および上流処理システム１００は、バッチの水含有量を測定するために用いられる単一のセンサ（例えば、センサ１０６（ａ）等）のみを含む。別の実施形態では、押出機および上流処理システム１００は、例えば、バッチの水含有量を測定するために用いられるセンサ１０６（ａ）、および、そのバッチについての壁面抵抗および／または圧力を測定するために用いられるセンサ１０６（ｂ）等の２つのセンサを含む。この構成では、コントローラ１０８は、センサ１０６（ａ）から供給されたレオロジー特性を用いて、水含有量を制御すると共に、センサ１０６（ｂ）から供給されたレオロジー特性を用いて、バッチの潤滑剤含有量を制御し得る。本明細書において用いられる数「１０６」とそれに続く括弧内の文字（例えば、「１０６（ａ）」、「１０６（ｂ）」、「１０６（ｃ）」等）は、押出機および上流処理システム内におけるセンサのあり得る位置を示す。システムの様々な実施形態では、１以上のあり得る位置にセンサが設けられていなくてもよく、または、システムは、各あり得る位置に１以上のセンサを有してもよい。例えば、一部の実施形態では、単一の位置に、バッチの水含有量を検出するセンサ（例えば、ＮＩＲセンサおよび／または押出物の形状を測定するセンサ）と、バッチの油含有量を測定するセンサ（例えば、ＮＩＲセンサ、圧力センサ、または温度センサ）とを有し得る。
【００６６】
図２は、スクリュー押出機（例えば、ツインスクリュー押出機等）と、押出物（例えば、触媒コンバータ基体および／またはフィルタ用のセラミックハニカム体用のハニカム押出物等）用のバッチ成分の上流処理との模式図を示す。図２に示されているように、幾つかの構成要素は図１のものと同じであり、幾つかの構成要素は、説明を容易にするために省略されている。例えば、重量測定計量予混合器２０２が計量予混合器１０４内へと供給し、センサ１０６（ｃ）が、上述のようにセラミックプレカーサバッチのレオロジー特性を決定し得る。これらの実施形態の一部においては、導入口１４４は、例えば、供給効率を改善するために空気を除去して粉体のバルク密度を高めるために組み込まれたＦＥＴバレルを有する重力送りサイドフィーダーであり得る。
【００６７】
例示的な実施形態によれば、コントローラ１０８が、バッチのレオロジー特性の調節が必要であることを決定したら、コントローラ１０８は、リアルタイムフィードフォワード制御ループにおいて、その決定に基づいて下流処理を制御し得る。例えば、図示されているシステム２００は、液体タンク１１４から直に押出機１２２内のバッチ１２６へと液体（例えば、水および／または油等）を供給するための液体調整器（例えば、ポンプ１１０（例えば、ピストンポンプ）または弁等）を含む。例えば、コントローラ１０８は、計量予混合器１０４に設けられたセンサ１０６（ｃ）および／または押出機バレル１３２に設けられたセンサ１０６（ｄ）からの信号に基づいて、計量予混合器内のバッチが乾き過ぎている（例えば、検出された水含有量が所定の水含有量値より小さい）ことを決定し、より多くの水を押出機１２２内のバッチ１２６に加えるようポンプ１１０を制御し得る。同様に、コントローラ１０８は、センサ１０６（ｃ）、１０６（ｄ）からの信号に基づいて、計量予混合器１０４内のバッチが湿り過ぎている（例えば、検出された水含有量が所定の水含有量値より大きい）ことを決定し、より少ない水を押出機１２２内のバッチ１２６に加えるようポンプ１１０を制御し得る。コントローラ１０８は、押出機１２２内のバッチ１２６への液流を調節するために、液体調整器１１０に信号（例えば、コマンド等）を送信し得る。
【００６８】
これらの実施形態の一部によれば、液体注入口２１４を通して押出機バレル１３２内のバッチ１２６に液体を注入するための液体注入装置２１０が設けられる。これらの実施形態の一部においては、液体注入装置２１０はピストンポンプ等であり得る。液体注入装置２１０は、約０．５ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ〜約２０６８４．３ｋＰａ）の圧力で、押出機バレル１３２内のバッチ１２６に液体を注入し得る。例えば、液体注入装置２１０は、約０．５ｐｓｉ〜約１０ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ〜約６８．９ｋＰａ）の圧力で、押出機バレル１３２内のバッチ１２６に液体を注入し得る。
【００６９】
押出機１２２の第２のバレル部分１３６には、押出物１７２の均一な混合、低い壁面抵抗、および適切な硬さを提供するために、セラミックプレカーサバッチ１２６に液体を加えるための注入口２１４が設けられ得る。液体は、押出成形中に、例えば、押出機１２２の混合／剪断ゾーンおよび／または押出機１２２の搬送ゾーンにおいて、セラミックプレカーサバッチ１２６に導入され得る。液体注入口２１４が第２のバレル部分１３６に設けられている場合には、押出機１２２の混合／剪断ゾーンは、第３のバレル部分１３８の端部に、剪断ディスクの代わりに、ニュートラルな混練ブロックを含み得る。液体注入口２１４は、バレル圧力プローブポート内に設置された高圧ノズルであり得る。これらの実施形態の一部によれば、水およびトールオイルが、注入ノズルに入る前に１つに合わさる２つのラインを有する同じポートを通して注入され得る。
【００７０】
図３は、スクリュー押出機（例えば、ツインスクリュー押出機等）と、押出物（例えば、触媒コンバータ基体および／またはフィルタ用のセラミックハニカム体用のハニカム押出物等）用のバッチ成分の上流処理とを含むシステム３００の別の模式図を示す。図３に示されているように、幾つかの構成要素は図１のものと同じであり、幾つかの構成要素は、説明を容易にするために省略されている。図３では、液体タンク１１４から初期量の液体が加えられた後に、第２の液体追加点３１０において、液体（例えば、水および／または油等）がバッチに供給される。これらの例示的な実施形態では、液体タンク１１４によって、バッチの液体の合計の９５％以下がバッチに加えられ得る。例えば、液体タンク１１４によって、バッチの液体の合計の９０％以下がバッチに加えられてもよく、液体タンク１１４によって、バッチの液体の合計の８５％以下がバッチに加えられてもよく、または、液体タンク１１４によって、バッチの液体の合計の８０％以下がバッチに加えられてもよい。第２の液体追加点３１０では、第２の液体タンク３１４によって、バッチの液体の合計の１００％に到達する残りの部分がバッチに加えられ得る。例えば、第２の液体追加点３１０において、第２の液体タンク３１４によってバッチに加えられる、バッチの液体の合計の１００％に到達する残りの部分は、バッチの液体の合計の５％、バッチの液体の合計の１０％、バッチの液体の合計の１５％、またはバッチの液体の合計の２０％であり得る。この残りの部分は、バッチのレオロジーの制御を提供するために調節され得る。
【００７１】
図３を参照して上述したようなフィードバック制御は、センサ１０６（ｅ）、１０６（ｆ）、コントローラ１０８、および第２の液体追加点３１０を用いて、バッチの液体含有量、およびそれに従ってバッチのレオロジーの制御を提供し得る。例えば、図示されているシステム３００は、液体タンク３１４から計量予混合器１０４へと液体（例えば、水および／または油等）を供給するための液体調整器３１６（例えば、ポンプ（例えば、ピストンポンプ）または弁等）を含む。コントローラ１０８は、センサ１０６（ｅ）からの信号に基づいて、計量予混合器１０４内のバッチ、または、押出機１２２の計量予混合器１０４から押出物１７２までに沿った、センサ１０６（ｆ）が設けられている他のどこかの位置にあるバッチが乾き過ぎている（例えば、検出された水含有量が所定の水含有量値より小さい）ことを決定し、より多くの水を計量予混合器１０４に加えるようポンプ１１０を制御し得る。同様に、コントローラ１０８は、センサ１０６（ｅ）、１０６（ｆ）からの信号に基づいて、計量予混合器１０４内のバッチ、または上述のような他の位置にあるバッチが湿り過ぎている（例えば、検出された水含有量が所定の水含有量値より大きい）ことを決定し、より少ない水を計量予混合器１０４に加えるようポンプ１１０を制御し得る。コントローラ１０８は、計量予混合器１０４への液流を調節するために、液体調整器３１６に信号（例えば、コマンド等）を送信し得る。
【００７２】
図３では、第２の液体追加３１０は計量予混合器１０４内に示されているが、本開示はそのようには限定されず、上述のフィードバック制御を提供するためにセンサ１０６（ｅ）、１０６（ｆ）を第２の液体追加３１０の下流に維持しつつ、第２の液体追加は、図２を参照して説明したように、押出機バレル１３２内へと直に注入を行うよう設けられて構成されてもよい。
【００７３】
図４は、スクリュー押出機システム４００（例えば、ツインスクリュー押出機等）と、押出物（例えば、触媒コンバータ基体および／またはフィルタ用のセラミックハニカム体用のハニカム押出物等）用のバッチ成分の上流処理との別の模式図を示す。図４は、図１および図３と同様に、フィードバック制御システム４００を示しているが、コントローラ１０８は、センサ１０６（ｇ）、１０６（ｈ）、１０６（ｉ）から提供されるレオロジー特性に基づいて、（i）プリコンディショナー１０２への液流を調節するために、液体調整器１１０に信号（例えば、コマンド等）を送信してもよく、（ii）計量予混合器への液流を調節するために、液体調整器３１６に信号（例えば、コマンド等）を送信してもよく、および／または、（iii）第３の液体タンク４１４から直に押出機バレル１３２内へと送られる液流を調節するために、第３の液体調整器４１０に信号（例えば、コマンド等）を送信してもよい。
【００７４】
これらの実施形態の一部においては、センサ１０６（ｇ）は、第２の液体タンク３１４の下流であり且つ次の液体タンク４１４の上流において、バッチのレオロジー特性を感知するために設けられ、そのレオロジー特性をコントローラ１０８に送信し得るものであり、コントローラ１０８は、フィードバックループにおいて、液体タンク３１４から液体（例えば、水および／または油等）を処理に供給するよう、第２の液体調整器３１６を制御し得る。同時に、コントローラ１０８は、フィードフォワードループにおいて、第３の液体タンク４１４から液体（例えば、水および／または油等）を処理に供給するよう、第３の液体調整器４１０を制御し得る。同様に、センサ１０６（ｇ）が第１の液体タンク１１４と第２の液体タンク３１４との間に設けられている場合には、コントローラ１０８は、第１の液体調整器１１０を介してフィードバック制御を提供すると共に、第２の液体調整器３１６および／または第３の液体調整器４１０を介してフィードフォワード制御を提供し得る。更に、一部の実施形態では、センサ１０６（ｈ）、１０６（ｉ）は、第３の液体タンク４１４の下流における（例えば、第３のバレル部分１３８における、第４のバレル部分１４２における、混合器プレート１４６における、押出機スクリーン１５４における、および／または、押出物１７２における）バッチのレオロジー特性を感知するために設けられ得る。コントローラ１０８は、第３の液体タンク４１４の下流においてセンサ１０６（ｈ）、１０６（ｉ）によって取得されたレオロジー特性を用いて、第１の液体調整器１１０、第２の液体調整器３１０、および／または第３の液体調整器５１０を介してフィードバック制御を提供し得る。
【００７５】
図５は、スクリュー押出機システム５００（例えば、ツインスクリュー押出機等）と、押出物（例えば、触媒コンバータ基体および／またはフィルタ用のセラミックハニカム体用のハニカム押出物等）用のバッチ成分の上流処理との別の模式図を示す。これらの実施形態の一部においては、センサ１０６（ｊ）は、第２の液体タンク３１４の上流におけるバッチのレオロジー特性を感知するために設けられ、そのレオロジー特性をコントローラ１０８に送信し得るものであり、コントローラ１０８は、フィードフォワードループにおいて、液体タンク３１４から液体（例えば、水および／または油等）を処理に供給するために、第２の液体調整器３１０を制御し得る。センサ１０６（ｊ）、１０６（ｋ）は、第３の液体タンク５１４の上流におけるバッチのレオロジー特性を感知するために設けられ、そのレオロジー特性をコントローラ１０８に送信し得るものであり、コントローラ１０８は、フィードフォワードループにおいて、第３の液体タンク５１４から液体（例えば、水および／または油等）を処理に供給するために、第３の液体調整器５１０を制御し得る。同様に、センサ１０６（ｋ）が第２の液体タンク３１４と第３の液体タンク５１４との間に設けられる場合には、コントローラ１０８は、第２の液体調整器３１０を介してフィードバック制御を提供し得ると共に、第３の液体調整器５１０を介してフィードフォワード制御を提供し得る。更に、一部の実施形態では、センサ１０６（ｌ）は、第３の液体タンク５１４の下流における（例えば、第３のバレル部分１３８における、第４のバレル部分１４２における、混合器プレート１４６における、押出機スクリーン１５４における、および／または、押出物１７２における）バッチのレオロジー特性を感知するために設けられ得る。コントローラ１０８は、第３の液体タンク４１４の下流においてセンサ１０６（ｌ）によって取得されたレオロジー特性を用いて、第１の液体調整器１１０、第２の液体調整器３１０、および／または第３の液体調整器５１０を介してフィードバックループ制御を提供し得る。
【００７６】
図６は、１平方インチ当たり４００個のセル（１平方センチメートル当たり６２個のセル）と４ミル（０．１ｍｍ）の壁厚さとを有する薄肉型（ＴＷ）ハニカム押出物用の空のダイの起動についての、時間に対する押出機圧力のグラフデータプロットを示す。図６は、バッチの水分が、良好な品物を押出成形するために許容可能な含有量に到達するまでに、２時間（６１８）かかり得ることを示している。初期ダイ圧力過渡時間は３０分間である。最大圧力は線６０２によって示されており、ダイ圧力は線６０６によって示されており、スクリーン圧力は線６０８によって示されており、ホモジナイザー圧力は線６１２によって示されている。
【００７７】
新たな押出機ダイまたは空の押出機ダイの起動中は、高い圧力が必要となり得、ダイ圧力が安定化して定常状態運転圧力になるまでは、歩留まりは低くなり得る。ダイ圧力起動時間を短縮するために、液体（例えば、界面活性剤および／または潤滑剤を含む水）が加えられ得る。一部の実施形態では、最小の起動時間を可能にするために、空のダイを通して充填されるバッチを送るために、所定の量の液体が所定の期間にわたって加えられ得る。そのような実施形態では、所定のレオロジー値は、定常状態での運転中の液体の量より大きい所定の量の液体を必要とし得る。これらの実施形態の一部においては、押出しダイ圧力は締切圧より低いままになるので、押出機１２２のスループットは一定のままになり得る。この一定のスループットは、所定の量の液体の注入がなければ、可能にならないものであり得る。押出しダイ圧力が、安定したレベルに戻ったら、押出物はラインを通して処理され得る。
【００７８】
簡単に上述したように、これらの例示的な実施形態の一部によれば、液体注入口２１４は、セラミックプレカーサバッチ１２６中の液体のばらつきを低減し得る。説明したように、液体の安定性は、センサ１０６を用いてバッチ中の液体含有量を計測することによって行われ得る。液体注入口２１４とセンサ１０６との間におけるフィードバックまたはフィードフォワードループは、液体の含有量が低くなっているまたは液体の含有量が高くなっていることをセンサ１０６が検出した場合に、バッチ中の液体の目標量を達成するために、指定されている量の液体をバッチに注入し得る。バッチの液体のばらつきを低減することで、圧力および温度の安定性を含む処理の安定性が改善され、押出成形された製品の均一性が得られる。
【００７９】
図７は、セラミック形成バッチの近赤外線（ＮＩＲ）読取値から得られたデータについての、時間に対する重量パーセントのグラフプロットを示すものであり、経時的なばらつきを示している。線７０２は、計量予混合器１０４内におけるセラミックプレカーサバッチの水分を２０％〜３０％のスケールで示しており、線７０８は、計量予混合器１０４内における油含有量を０％〜１０％のスケールで示している。そのようなデータは、本開示の例示的な実施形態による、バッチの液体のばらつきを低減するための液体注入口２１４を含むフィードバックおよびフィードフォワード制御ループにおいて用いられ得る。
【００８０】
これらの例示的な実施形態の一部では、押出しダイ１５８に送出されるセラミックプレカーサバッチのレオロジーを、所望のレオロジー特性を達成するよう調整するために、押出機１２２の圧力ポートにおいて、ニアラインレオロジー特徴付けツールが用いられ得る。そのような場合には、液体は、硬さおよび壁面抵抗の両方について最適な含有量になるよう調節され得る。例えば、プリコンディショナー１０２（例えば、Ｌｉｔｔｌｅｆｏｒｄ（登録商標）ミキサー等）は、液体の９０％を注入し得るものであり、液体注入口２１４は、セラミックプレカーサバッチについて各液体の最後の１０％を注入し得る。例えば、壁面抵抗がノミナルより僅かに高い場合には、壁面抵抗を低くするために、増加されたトールオイルまたはステアリン酸乳液が注入され得るものであり、壁面抵抗がノミナルより僅かに低い場合には、壁面抵抗を高めるために、減少されたトールオイルまたはステアリン酸乳液が注入され得る。例えば、硬さ調節については、フィードバックを受信したら、最適な水含有量およびバッチ硬さを達成するために、水の合計量が直ちに調節され得る。これにより、最適化された水含有量を達成するために、バッチ中の水分を変更するための時間が、約２０〜４０分間から１０分間未満に短縮される。そのようなバッチ中の水分を変更するための時間の短縮は、製造効率を劇的に改善すると共に、ハニカム体押出物の欠陥（例えば、膨れたウェブ、速く流れるウェブ、潰れ、およびいびつな押出物等）に起因する材料使用量の損失を低減する。
【００８１】
更に、これらの実施形態の一部によれば、フィードバックおよびフィードフォワードレオロジー制御は、一定の押出しダイ圧力を提供し得る。例えば、バッチ中の無機物は様々であり得るが、バッチのレオロジーは、押出しダイ１５８におけるセンサ１０６によって検出できる。そのような場合には、コントローラ１０８は、そのレオロジー特性を所定のレオロジー値と比較して、一定のダイ押出し圧力を維持するためにバッチの液体含有量を修正するために、液体調整器（例えば、液体注入口２１４および／または調整器１１０等）を制御し得る。即ち、一部の実施形態では、無機バッチ成分（例えば、原材料における粒径、粒径分布、または他の変化等）が変わる場合には、一定の液体含有量目標を有することは、安定した押出し圧力を達成するために十分ではない。むしろ、入力される変数が変われば、所定のレオロジー値を満たすための目標液体含有量も変わる。従って、これらの実施形態の一部においては、センサ１０６によって、セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性の変化が、押出しダイ圧力および／または他の押出し圧力（例えば、バレル圧力、混合器プレート１４６圧力変化、スクリーン圧力等、およびそれらの組合せ）に基づいて測定され得る。
【００８２】
本開示の一部の実施形態は、新たなダイおよび空のダイの起動時間を顕著に短縮することができ、その結果、例えば、パージ損失の低減に起因する押出物の効率的な製造ができる。本開示の一部の実施形態は、押出機内のバッチへの水および／または他の液体の追加の粗調整および微調整を可能にし得るものであり、それにより、（i）液体含有量の変化が決定されたときと、（ii）水含有量の変化が形成処理に影響するときとの間の時間を短縮し得る。また、本開示の一部の実施形態は、（上流の混合器内におけるバッチの調節と比較して）より連続的、動的、且つリアルタイムな水および／または他の液体の調節によって、形成処理のばらつきを低減し得る。更に、本開示の一部の実施形態は、押出機の修理中の分解およびクリーニングを容易にする。更に、本開示の一部の実施形態は、押出機内における真空処理に起因する温度および水分損失を制御し、それにより、不適合のバッチが押出成形される時間を顕著に低減するために用いられ得る。
【００８３】
本明細書に記載された方法および処理の一部（例えば、（i）センサからレオロジー特性を受信する工程、（ii）セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性を所定のレオロジー値と比較する工程、および（iii）比較に基づいてコマンドを生成する工程等）は、コントローラによって行われ得る。
【００８４】
「コントローラ」という用語は、本明細書において開示された実施形態を、何らかの特定の装置タイプまたはシステムに限定するものと解釈されるべきではない。一実施形態において、コントローラは、コンピュータシステムを含む。コンピュータシステムは、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、またはメインフレームコンピュータであり得る。ユーザがコンピュータシステムとやりとりできるように、コンピュータシステムはグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を含み得る。コンピュータシステムは、上述の方法および処理のうちの任意のもの（例えば、上記に挙げた処理i〜iii）を実行するためのコンピュータプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、または汎用コンピュータ）も含み得る。
【００８５】
コンピュータシステムは、例えば、半導体記憶装置（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、もしくはフラッシュプログラマブルＲＡＭ）、磁気記憶装置（例えば、ディスケットもしくは固定ディスク）、光記憶装置（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、ＰＣカード（例えば、ＰＣＭＣＩＡカード）、または他の記憶装置等のメモリを更に含み得る。このメモリは、例えば、セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性およびセラミックプレカーサバッチの所定のレオロジー値を格納するために用いられ得る。
【００８６】
上記に挙げた処理i〜iiiを含む、上述の方法および処理の一部は、コンピュータプロセッサと共に用いられるコンピュータプログラム論理として実装され得る。コンピュータプログラム論理は、ソースコードの形態またはコンピュータが実行可能な形態を含む様々な形態で具現化され得る。ソースコードは、様々なプログラミング言語（例えば、オブジェクトコード、アセンブリ言語、または、例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、もしくはＪＡＶＡ等の高レベル言語）での一続きのコンピュータプログラム指示を含み得る。そのようなコンピュータ指示は、非一過性のコンピュータ可読媒体（例えば、メモリ）に格納されて、コンピュータプロセッサによって実行され得る。コンピュータ指示は、印刷された文書または電子文書を伴うリムーバブル記憶媒体としての任意の形態（例えば、シュリンクパックされたソフトウェア）で配布されてもよく、コンピュータシステムに（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上に）予めロードされていてもよく、または、サーバもしくは電子掲示板から通信システム（例えば、インターネットもしくはワールドワイドウェブ）を介して配布されてもよい。
【００８７】
それに加えて、またはその代わりに、コントローラは、プリント回路基板に結合されたディスクリート電子コンポーネント、集積回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））、および／またはプログラマブル論理装置（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））を含み得る。上述の方法および処理のうちの任意のものは、そのような論理装置を用いて実装され得る。
【００８８】
本開示の目的で、「Ｘ、Ｙ、およびＺのうちの少なくとも１つ」は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、またはＸ、Ｙ、およびＺのうちの２以上の項目の任意の組合せ（例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺ、ＺＺ）として解釈され得ることが理解されよう。更に、本開示の目的で、「Ｘ、Ｙ、および／またはＺ」は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、またはＸ、Ｙ、およびＺのうちの２以上の項目の任意の組合せ（例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺ、ＺＺ）として解釈され得ることが理解されよう。
【００８９】
本明細書を通した例示的な実施形態に対する参照、および、本明細書を通した類所の言葉は、同じ実施形態を参照し得るが、必ずしもそうではない。更に、或る例示的な実施形態を参照して本明細書に記載された主題の記載された特徴、構造、または特性は、１以上の例示的な実施形態において、任意の適切な方法で組み合わされ得る。
【００９０】
上述の方法は、一般的に、論理的フローとして述べられている。従って、順序および工程は、代表的な実施形態を示すものである。上述の方法の１以上の工程、またはそれらの一部と等価の機能、論理、または効果を有する他の工程および方法も考えられる。それに加えて、特定の方法が行われる順序は、本明細書に記載された対応する工程の順序に厳密に従ってもよく、従わなくてもよい。
【００９１】
本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示において様々な変形および変更が行われ得ることが、当業者には自明であろう。従って、添付の特許請求の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内である、本開示の様々な変形および変更を網羅することが意図される。
【００９２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００９３】
実施形態１
押出機バレルの第１の部分内へとセラミックプレカーサバッチを供給するよう構成された導入口、および、前記導入口の下流において前記押出機バレルから出るセラミックプレカーサ押出物を押出成形するよう構成された排出口を含む押出機と、
前記セラミックプレカーサバッチに液体を注入するよう構成された液体注入器と、
前記セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性を検出するよう構成されたセンサと、
（i）前記センサから前記レオロジー特性を受信し、（ii）前記レオロジー特性を前記セラミックプレカーサバッチの所定のレオロジー値と比較し、（iii）前記比較に基づいてコマンドを生成するよう構成されたコントローラと、
前記コマンドを受信し、該コマンドに基づいて前記液体注入器への液流を調節するよう構成された液体調整器と
を含むことを特徴とする押出しシステム。
【００９４】
実施形態２
前記レオロジー特性が、（i）前記セラミックプレカーサバッチの液体含有量、（ii）前記セラミックプレカーサバッチの硬さ、（iii）前記セラミックプレカーサバッチの壁面抵抗、（iv）ダイ圧力、（v）バレル圧力、（vi）混合プレートにおける圧力変化、（vii）押出しトルク、（viii）セラミックプレカーサバッチ温度、および（ix）スクリーン圧力のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１記載のシステム。
【００９５】
実施形態３
前記所定のレオロジー値が、（i）押出機ダイ起動条件についての第１の液体値、および（ii）前記第１の値より小さい定常状態押出機条件についての第２の液体値を含む、実施形態１〜２のいずれか一つに記載のシステム。
【００９６】
実施形態４
前記液体注入器が、前記押出機バレルの前記第１の部分の上流において前記セラミックプレカーサバッチに液体を注入するよう構成された、実施形態１〜３のいずれか一つに記載のシステム。
【００９７】
実施形態５
前記液体注入器が、前記押出機バレルの前記第１の部分の下流にあり且つ前記押出機バレルの前記排出口の上流にある前記押出機バレルの第２の部分において、前記セラミックプレカーサバッチに液体を注入するよう構成された、実施形態１〜４のいずれか一つに記載のシステム。
【００９８】
実施形態６
前記液体注入器が、０．５ｐｓｉ〜３０００ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ〜約２０６８４．３ｋＰａ）の圧力で前記押出機バレル内へと液体を注入するよう構成された、実施形態１〜５のいずれか一つに記載のシステム。
【００９９】
実施形態７
前記液体注入器が、０．５ｐｓｉ〜１０ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ〜約６８．９ｋＰａ）の圧力で前記押出機バレル内へと液体を注入するよう構成された、実施形態１〜６のいずれか一つに記載のシステム。
【０１００】
実施形態８
前記液体注入器が、液体注入口を通して前記押出機バレル内へと液体を注入するよう構成された、実施形態１〜７のいずれか一つに記載のシステム。
【０１０１】
実施形態９
前記センサが、前記導入口の上流において前記セラミックプレカーサバッチ中の前記液体含有量を検出するよう構成された、実施形態１〜８のいずれか一つに記載のシステム。
【０１０２】
実施形態１０
前記センサが、前記排出口の下流において前記セラミックプレカーサバッチ中の前記液体含有量を検出するよう構成された、実施形態１〜９のいずれか一つに記載のシステム。
【０１０３】
実施形態１１
前記センサが、前記セラミックプレカーサバッチ中の前記液体含有量として、油性流体含有量および水性流体含有量のうちの少なくとも１つを検出するよう構成された、実施形態１〜１０のいずれか一つに記載のシステム。
【０１０４】
実施形態１２
前記センサが、（i）赤外線（ＩＲ）センサおよび（ii）マイクロ波センサのうちの少なくとも１つを含む、実施形態１〜１１のいずれか一つに記載のシステム。
【０１０５】
実施形態１３
前記排出口に結合されたダイを更に含み、該ダイが、
ダイ本体と、
前記ダイ本体の上流側表面に設けられ、前記ダイ本体内へと下流に延びる供給孔であって、前記上流側表面において前記セラミックプレカーサバッチを受け入れるよう構成された供給孔と、
前記ダイ本体内において前記供給孔と交差するマトリックスパターンに構成され、前記ダイの排出側表面まで延びる出口スロットであって、前記セラミックプレカーサバッチを成形してハニカム押出物にするよう構成された出口スロットと
を含む、
実施形態１〜１２のいずれか一つに記載のシステム。
【０１０６】
実施形態１４
前記コントローラが、（i）前記レオロジー特性が前記所定のレオロジー値より小さいときに、液流値を増加させた前記コマンドを生成し、（ii）前記レオロジー特性が前記所定のレオロジー値より大きいときに、液流値を減少させた前記コマンドを生成するよう構成された、実施形態１〜１３のいずれか一つに記載のシステム。
【０１０７】
実施形態１５
前記液体調整器が、前記液流値を増加させた前記コマンドの受信に応答して、前記液体注入器への液流を増やすよう調節するよう構成され、且つ、
前記液体調整器が、前記液流値を減少させた前記コマンドの受信に応答して、前記液体注入器への液流を減らすよう調節するよう構成された、
実施形態１〜１４のいずれか一つに記載のシステム。
【０１０８】
実施形態１６
前記導入口の下流にあり、前記液体注入器の下流にあり、且つ、前記排出口の上流にある前記押出機バレルの第３の部分において、前記セラミックプレカーサバッチからガスを排出するよう構成された真空装置を更に含む、実施形態１〜１５のいずれか一つに記載のシステム。
【０１０９】
実施形態１７
セラミックプレカーサ押出物を製造する方法であって、
セラミックプレカーサバッチを押出機バレルの第１の部分内に配置する工程と、
前記セラミックプレカーサバッチに液体を注入する工程と、
配置する前記工程および注入する前記工程の下流において、前記押出機バレルから出るセラミックプレカーサ押出物を押出成形する工程と、
前記セラミックプレカーサバッチのレオロジー特性を検出する工程と、
前記レオロジー特性を前記セラミックプレカーサバッチの所定のレオロジー値と比較する工程と、
比較する前記工程に基づいて、前記セラミックプレカーサバッチへの液体の注入を調節する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【０１１０】
実施形態１８
前記所定のレオロジー値が、（i）押出機ダイ起動条件についての第１の液体値、および（ii）前記第１の値より小さい定常状態押出機条件についての第２の液体値を含む、実施形態１７記載の方法。
【０１１１】
実施形態１９
前記所定のレオロジー値が、（i）ダイ圧力、（ii）バレル圧力、（iii）混合プレートにおける圧力変化、（iv）スクリーン圧力、および（v）セラミックプレカーサバッチ温度のうちの少なくとも１つである、実施形態１７〜１８のいずれか１つに記載の方法。
【０１１２】
実施形態２０
注入する前記工程が前記第１の部分の上流において行われる、実施形態１７〜１９のいずれか１つに記載の方法。
【０１１３】
実施形態２１
注入する前記工程が、前記第１の部分の下流にある前記押出機バレルの第２の部分において行われる、実施形態１７〜２０のいずれか１つに記載の方法。
【０１１４】
実施形態２２
注入する前記工程が、０．５ｐｓｉ〜３０００ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ〜約２０６８４．３ｋＰａ）の圧力で行われる、実施形態１７〜２１のいずれか１つに記載の方法。
【０１１５】
実施形態２３
検出する前記工程が、注入する前記工程の上流において、前記セラミックプレカーサバッチの前記レオロジー特性を検出することを含む、実施形態１７〜２２のいずれか１つに記載の方法。
【０１１６】
実施形態２４
検出する前記工程が、押出成形する前記工程の下流において、前記セラミックプレカーサバッチの前記レオロジー特性を検出することを含む、実施形態１７〜２３のいずれか１つに記載の方法。
【０１１７】
実施形態２５
押出成形する前記工程が、ハニカム押出物を形成することを含む、実施形態１７〜２４のいずれか１つに記載の方法。
【符号の説明】
【０１１８】
１００、３００、５００  押出機システム
１０２  プリコンディショナー
１０４  計量予混合器
１０６（ａ）、１０６（ｂ）、１０６（ｃ）、１０６（ｄ）、１０６（ｅ）、１０６（ｆ）、１０６（ｇ）、１０６（ｈ）、１０６（ｉ）、１０６（ｊ）、１０６（ｋ）  センサ
１０８  コントローラ
１１０、３１６、４１０、５１０  液体調整器
１１４、３１４、４１４、５１４  液体タンク
１２２  押出機
１２６  バッチ
１２０  第１のバレル部分
１３６  第２のバレル部分
１３８  第３のバレル部分
１４２  第４のバレル部分
１４４  導入口
１４６  混合器プレート
１５４  フィルタスクリーン
１５８  押出しダイ
１６０  ダイ本体
１６２  供給孔
１６４  上流側表面
１６８  出口スロット
１７０  排出側表面
１７２  ハニカム押出物
２１４  液体注入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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